拱形波纹钢屋盖设计
1.在进行屋盖结构设计时,应主要考虑下列几种荷载效应组合:
(l)恒荷载+风荷载+特殊荷载;
(2)恒荷载+风荷载+全跨竖向活荷载+特殊荷载;
(3)恒荷载+风荷载+半跨竖向活荷载(作用在风压力区)+特殊荷载;
(4)恒荷载+全跨竖向活荷载+特殊荷载:
(5)其他特殊情况下的组合。
其中第3种组合有可能引起屋盖结构在非对称变形下的整体失稳,常常是最不利的、危险的荷载组合,应着重考虑和验算。
2.屋盖承载力计算与矢跨比、钢板厚度的选择
影响拱形屋顶承载能力的因素主要有跨度、矢跨比、板型、钢板材质和钢板厚度五个方面12·3·41。因为屋盖形式采用定性化机组批量生产,其截面形式和尺寸一般是确定的。从目前国内市场通行的截面形式而言,基本上有U形和V形两种,截面尺寸基本一致,差异很小。所采用的钢板几乎都是上海宝山钢铁厂生产的TSTE28和TSTE34热镀锌彩色钢板,钢板材质比较稳定可靠。因而对于一定截面形式和材质的拱形屋顶来讲,影响其承载能力的主要因素就只有跨度S、矢跨比右和钢板厚度6了。
2.1矢跨比右选择
屋盖结构承载能力和矢跨比与结构稳定性的关系,我们经过分析计算认为:在拱形屋顶的设计中,对于矢跨比的选择应当远离结构的跳跃失稳点(=1/10~1/9)。对于实际工程来说,较为合理的矢跨比为=1/6一l/3,工程设计中建议采用右=1/5一l/4。
2.2设计表达式
该屋盖结构应按照《建筑结构设计统一标准》GBJ86,采用概率极限状态法的分项系数表达式进行设计。
强度和稳定计算:按荷载效应基本组合
2.3屋盖的整体稳定性、承载能力计算和钢板厚度的确定
分析和足尺模型试验结果表明该屋盖结构的极限承载能力`由其整体稳定性控制。cr可采用下式计算,.23屋盖的局部稳定性验算对拱形屋顶局部稳定性的验算,要考虑到波纹的影响,可采用式4进行验算。因为肋高和整体半径关系的改变将导致波纹深度的变化.我们必须按照波纹深度的不同,对钢板厚度进行等效,等效后的钢板厚度由式4`得出。式4符合现行有关规范的规定,并于拱形屋顶现存产品的实际状况基本吻合.在拱形屋顶的足尺模型试验中,我们发现,除了有明显初始缺陷者以外,各种试验均未出现局部结构失稳而导致结构失效的现象,都表现为明显的整体失稳,这是由于波纹对肋板加劲作用的结果。因此,我们可以得出结论,拱形屋顶的承载能力是由其整体稳定性所决定的。
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